Kiina lähetti avaruuteen kvanttisatelliitin Gobin autiomaasta elokuun lopulla. Se tekee kolmen kuukauden ajan kokeita, jotka voivat mullistaa tiedonvälityksen salauksen. Kuv: CHINA DAILY
Kiina lähetti avaruuteen kvanttisatelliitin Gobin autiomaasta elokuun lopulla. Se tekee kolmen kuukauden ajan kokeita, jotka voivat mullistaa tiedonvälityksen salauksen. Kuv: CHINA DAILY

Jos kvanttisalaus toimii Maan ja avaruuden välillä, taivaalle nousee kvanttisatelliittien verkosto.

Kiina lähetti elokuussa avaruuteen tietoliikennesatelliitin, joka käyttää ja testaa kvanttiviestintää. Noin 600 kilon painoinen satelliitti kohosi taivaalle Jiuquanin avaruuskeskuksesta Gobin autiomaasta.

Kiina kutsuu laitetta kvanttitieteelliseksi satelliitiksi Quessiksi. Sille on annettu myös nimi Mozi muinaisen kiinalaisen filosofin mukaan. Mozi teki aikoinaan ensimmäisiä optisia eli valoon liittyviä kokeita.

Tällä kertaa fyysikot testaavat avaruudessa oudompaa valon ja hiukkasten käyttäytymistä. He kokeilevat, lomittuvatko valohiukkaset eli fotonit häiriöttä avaruuden tyhjässä tilassa ja pitkienkin matkojen päästä.

Lomittumisessa kahden tai useamman hiukkasen tai niiden systeemin ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa, vaikka ne ovat erillään ja hyvinkin kaukana toisistaan.

Kärjistäen: jos kahta kvanttinoppaa heitetään Maassa ja Kuussa samaan aikaan, ne molemmat antavat saman numeron.

Ilmiö toimii atomien ja sitä pienempien hiukkasten maailmassa, jossa on omat kvanttimekaaniset lakinsa. Se tuntuu arkijärjen vastaiselta, mutta sitä on testattu lukemattomia kertoja Maan päällä eri kokeissa. Niitä on tehty niin massattomilla valohiukkasilla kuin massallisillakin hiukkasilla.

Maan päällä hiukkasten etäisyyttä toisistaan on venytetty kokeissa yhä suuremmaksi ja testattu, miten kaukaa tämä kvantti-ilmiö voi toimia.

Jonkinlainen maailmanennätys lomittumisessa on nyt 143 kilometriä. Kokeen toteutti Kanarian saarilla laserien avulla itävaltalainen valokvanttien tutkija, fyysikko Anton Zeilinger vuonna 2012. Nyt kvanttikokeet ovat siirtymässä avaruuteen, pieneen paineeseen ja painovoimaan.

Hanketta avaruudessa johtaa kiinalainen fyysikko Pan Jianwei, joka väitteli tohtoriksi Wienin yliopistossa juuri fyysikko Zeilingerin opeissa.

Zeilinger on mukana myös Kiinan satelliittihankkeessa. Hän on yrittänyt käännyttää Euroopan avaruusjärjestöä Esaa samanlaiseen kokeeseen jo vuodesta 2001, mutta Esa on pitänyt hanketta liian kalliina.

Satelliitti Quess tekee kokeita kolme kuukautta. Satelliitissa on kide, jonka avulla voidaan tuottaa lomittuneita fotonipareja. Tieto niistä eli niin sanottu kvanttiavain välitetään Maahan.

Jos koe onnistuu, Kiina lähettänee avaruuteen 2020-luvun aikana satelliittien verkoston, joka käyttää viestinnässä ns. kvanttisuojausta. Siinä kvanttien tilan avulla voidaan vahtia, ettei kukaan pääse lukemaan salattuja viestejä.

Tulevaisuudessa kaikki muutkin satellittit siirtyisivät melko varmasti käyttämään kvanttisalausta. Suuri osa maailman satelliiteista on sotilaallisia tai viestintäsatelliitteja. Molemmille tiedon salaaminen on hyvin tärkeää. Nykyisellään viestien välitystä voidaan vakoilla, ja niin tehdään.

Quess kiertää maata noin 500 kilometrin korkeudessa, ja sen kiertoaika Maan ympäri on 90 minuuttia. Siksi se voi olla yhteydessä yhdelle maa-asemalle vain lyhyen aikaa.

”Nyt tutkijat voivat tarkistaa, lomittuvatko hiukkaset jopa 1 200 kilometrin päässä toisistaan”, sanoo kvanttikaasuihin ja -nesteisiin Turun yliopistossa perehtynyt fyysikko ja vapaa tiedetoimittaja Jarmo Wallenius.

”Lomittuneiden fotonien käyttäytymistä voidaan nyt testata Maan teleskooppien ja satelliitin välillä”, sanoo Wallenius.

”Avaruudessa fotonien pitäisi kuitenkin säilyttää tilansa vielä paremmin ja pitemmillä matkoilla, koska siellä vallitsee lähes tyhjiö.”

Häiriöitä on siis kvanttien viestinnässä paljon vähemmän.

Ihotulosteen anturin voi pestä pois vedellä. Kuva: McAlpine group / University of Minnesota
Ihotulosteen anturin voi pestä pois vedellä. Kuva: McAlpine group / University of Minnesota

”Kätevä kuin Sveitsin armeijan linkkuveitsi”, kehuu tutkija.

Anturi on tulostettu ensi kertaa suoraan iholle 3d-tulostimella. Tällainen tuloste voi esimerkiksi aistia ympäristön kemiallisia aineita.

Tulosteeseen voi liittää aurinkokennot. Valmistajan eli Minnesotan yliopiston mukaan tekniikka sopisi esimerkiksi sotilaille.

”Tulostimen voi ottaa repusta ja printata sillä anturin tai muun elektroniikan suoraan iholle. Tulostin olisi kätevä kuin Sveitsin armeijan linkkuveitsi”, sanoo Minnesotan yliopiston apulaisprofessori Michael McAlpinen PhysOrg-verkkojulkaisussa.

Menetelmän julkaisi Advanced Materials -lehti. Yliopiston video näyttää, kuinka elektroniikka tulostuu iholle.

"Tämän voi tehdä kannettavalla ja kevyellä tulostimella, joka maksaa alle 400 dollaria (330 euroa)”, sanoo McAlpinen.

Tulostin mukautuu käden pieniin liikkeisiin konenäön avulla.

”Vaikka yrittäisi kuinka pitää kättä paikallaan, käsi liikkuu hieman. Kädet ovat muutenkin erilaisia”, sanoo McAlpinen.

Konenäkö seuraa käden liikkeitä pienten merkkipisteiden avulla. Tulostukseen laite käyttää mustetta, joka on valmistettu hopeahiutaleista. Se kovettuu huoneenlämmössä. Yleensä 3d-tulosteet täytyy kovettaa korkeissa lämpötiloissa.

Kun haluaa tulosteen pois kädestään, voi sen irrottaa pinseteillä tai huuhtoa pois vedellä.

Arkielämässä iholle printattavalla biotulosteella voisi hoitaa haavaa. Tutkijat ovat jo kokeilleet haavan hoitoa hiirillä.

Myös ihonsiirto voisi onnistua. Joskus iholle ehkä tulostuu ”biomustetta”. Musteessa on uusia ihosoluja, jotka korvaavat sairaan ihon.

Tietoisuus ei ole vakaa tila vaan vaihtelee alati. Se tarjoaa tilaisuuksia oudoille aistimuksille. Kuva: iStock

Muinaisen kalliotaiteen kuvajaiset tuotti muuntunut tietoisuus. Se syntyy meidänkin aivoissamme.

Kalliotaidetta tehtiin kaikilla asutuilla mantereilla kymmeniätuhansia vuosia. Suomestakin sitä tunnetaan yli viidentuhannen vuoden takaa.

Jos olet joskus katsellut kuvia näistä maalauksista tai uurroksista, olet varmaan pannut merkille, kuinka samankaltaisia ne ovat maailman eri puolilla.

Kaikkialla kiveen on laadittu ristikoita, siksakkeja, aaltoviivoja, täpliä, kaaria ja spiraaleja. Yhtä lailla yleismaailmallisia ovat eläimet, ja joka puolella on kuvattu paljon myös ihmisiä.

Ihmisissä huomiota kiinnittää yhtäläinen kahtalaisuus. Osa toimittaa selvästi arkisia askareita, osa kokee jotain yliluonnollista. Heillä saattaa olla linnun pää, peuran sarvet tai leijonan häntä.

Menneisyytemme tutkijoilla on selitys samankaltaisuuteen. Se löytyy aivoistamme.

Tietoisuus on universaali

Tietoisuuden syvintä olemusta etsitään yhä, mutta yksi asia näyttää selvältä: aivomme tuottavat kaikille yhteistä tajunnan sisältöä.

Esihistoriallista ihmismieltä tutkiva Steven Mithen laskee, että universaali tietoisuus syntyi noin 50 000–60 000 vuotta sitten, samoihin aikoihin, kun meidän nykyisten ihmisten esivanhemmat purkautuivat Afrikasta maailmalle. Silloin aivorakenteissa tapahtui muutoksia, jotka mahdollistivat uudet kollektiiviset innovaatiot.

Kalliotaiteessa tämä näkyy aiheiden samanlaisuutena.

Yhteiset sisällöt syntyvät muuntuneessa tietoisuuden tilassa, jossa aivot tuottavat kuvia ihan itsestään, ilman visuaalisia ärsykkeitä. Tutkijat kutsuvat sisäsyntyisiä aistimuksia entoptisiksi kuviksi, mutta he eivät osaa vielä sanoa, miten aivot niitä tarkkaan ottaen tekevät. Se tiedetään, että havainnot etenevät vaiheissa abstrakteista kuvioista hallusinaatioihin ja että aivot ovat mukana laajalti.

Kuka vain voi kokea

Myös se on käynyt tutkimuksissa ilmi, että entoptisia havaintoja voi syntyä kenen tahansa päässä.

Tilaisuuksia tarjoaa tietoisuuden häilyvyys. Tajuntamme ei näet ole vakaa vaan vaihtelee tilasta toiseen. Erityisen altis harha-aistimuksille tietoisuus on silloin, kun se on kääntynyt sisäänpäin, itseen.

Entisaikain samaanit näkivät oman kulttuurinsa pyhiä ja pahoja, me voimme nähdä enkelin, kuolleen omaisen tai hirviön. Yhdysvaltalaistutkimuksen mukaan yliluonnolliset aistimukset ovat yleisiä. Sellaisen on kokenut joka toinen maailman ihminen.

 

Lue lisää

Huhtikuun Tiede-lehdessä on pitkä artikkeli, jossa kalliotaidetta tutkiva psykologi Mauno Niskanen valaisee universaalin tietoisuuden ja entoptisten aistimusten syntyä.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa paperilehti tai iPad-digilehti.

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea artikkelin kirjautumalla tilaajatunnuksillasi Digilehdet-palveluun.

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Ellet ole tilaaja, voit hyödyntää maksutonta tutustumistilausta, joka tarjoaa neljän viikon lukuoikeuden Tiede-lehden artikkeleihin.

Pääset tekemään tilauksen klikkaamalla tätä artikkelilinkkiä.